JP2019095159A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】一缶二水路型において、給湯回路と循環回路とを同時使用した場合でも、給湯回路での出湯能力を確保する。【解決手段】Ｓ１の判別で、給湯回路と風呂回路とが同時使用開始されたか否かが確認され、同時使用中であれば、コントローラは、Ｓ２でポンプの回転数の設定を、単独時の回転数である６０００ｒｐｍから１０００ｒｐｍに変更して追い焚きを実行する。この回転数の低下により、風呂熱交換器への通水量が減少し、給湯熱交換器で得られる熱量が増加するため、給湯回路での出湯制御では、出湯量をさほど低下させることなく設定温度での出湯が可能となる。Ｓ３で、追い焚きが終了して風呂水流スイッチがＯＦＦしたことが確認されると、コントローラは、Ｓ４でポンプの回転数の設定を、単独時の６０００ｒｐｍに復帰させてＳ５で通常制御を実行する。【選択図】図２

Description

本発明は、バーナを備えた１つの燃焼室に、通水経路が異なる２つの熱交換器を併設したいわゆる一缶二水路型の給湯器に関する。

給湯器は、バーナに加熱される熱交換器に、給水管と出湯管とを接続し、出湯管が繋がる外部の給湯栓の開栓により、水道管を介して給水管から供給される水をバーナの燃焼排気で熱交換して出湯させる給湯回路を備えている。これに加えて、熱交換器と外部の浴槽や浴室暖房機等とを接続する通水経路を形成して、ポンプによって湯水を循環させながら熱交換器で加熱して追い焚きや暖房を行うものも知られている。
このような給湯器では、浴槽や暖房機側の熱交換器と給湯回路側の熱交換器とをそれぞれ異なる燃焼室に設置して異なるバーナで加熱する構成（二缶二水路型）の他、特許文献１に開示されるように、１つの燃焼室内に給湯回路側の給湯熱交換器と例えば浴槽側の風呂熱交換器とを併設して、２つの熱交換器を共通のバーナで加熱するようにした一缶二水路型の構成もよく用いられている。

特開２０１７−１５５９５６号公報

しかし、例えば給湯回路と風呂回路とを併設している一缶二水路型の給湯器においては、給湯回路での出湯と風呂回路での浴槽の追い焚きとを同時に実行している場合、バーナが共通であることで、バーナからの総熱量が給湯熱交換器と風呂熱交換器とに分配されることになる。このため、多くの熱量が風呂熱交換器側で費やされて給湯熱交換器に与えられる熱量が少なくなり、要求された設定温度で出湯するためには、給湯回路からの出湯量を絞る制御が必要となり、ユーザーが要望する量で出湯できなくなってしまう。

そこで、本発明は、一方の通水経路が給湯回路となり、他方の通水経路がポンプを備えた循環回路となる一缶二水路型において、給湯回路と循環回路とを同時使用した場合でも、給湯回路での出湯能力を確保することができる給湯器を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、下部にバーナが配置される燃焼室と、
燃焼室の上部に配置されてバーナに加熱される給湯熱交換器と、給湯熱交換器に接続される給水管及び出湯管と、を含んでなる給湯回路と、
燃焼室の上部に給湯熱交換器と併設され、給湯回路と異なる配管が接続されてバーナに加熱される熱交換器と、配管に設けられるポンプと、を含んでなる循環回路と、
バーナの燃焼及びポンプの作動を制御するコントローラと、を備えてなる給湯器であって、
コントローラは、給湯回路での出湯管からの出湯と、循環回路でのポンプによる湯水の循環とが同時に行われる際には、ポンプを、循環回路での湯水の循環が単独で行われる際の回転数よりも低い回転数で作動させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、コントローラは、給湯回路と循環回路とが同時使用される際には、ポンプを、循環回路の単独使用の際の回転数よりも低い回転数で作動させるので、給湯回路と循環回路とを同時使用した場合でも、設定温度での出湯に必要な熱量を給湯熱交換器で確保でき、給湯回路での出湯能力を維持することができる。よって、同時使用の場合でもユーザーが要望する量で出湯可能となる。

給湯器の概略回路図である。 ポンプ作動制御のフローチャートである。 給湯熱交換器及び風呂熱交換器の各伝熱管の配設例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、給湯器の一例を示す概略回路図である。この給湯器１は、燃焼室２の下部に、互いに数が異なる複数のバーナ４，４・・を備えた３つのバーナユニット３，３・・と、各バーナユニット３に燃焼用空気を供給する燃焼ファン５とが設けられ、燃焼室２内の上部には、バーナ４，４・・の燃焼排気が通過する給湯熱交換器６と風呂熱交換器７とが併設されている。８は点火プラグ、９はフレームロッドで、燃焼室２の上部には、両熱交換器６，７を通過した燃焼排気を排出する排気フード１０が設けられ、燃焼室２の外側には、燃焼室２からの燃焼排気の漏出を検出するヒューズ回路をプリントしたシート状の過熱防止装置１１が巻回されている。

燃焼室２等を収容する器具のガス入口には、外部からのガス配管が接続されるガス管１２が接続されて、各バーナユニット３には、ガス管１２から分岐する分岐管１３，１３・・がそれぞれ接続されると共に、各分岐管１３には、ガス流路を開閉するガス電磁弁１４がそれぞれ設けられている。また、分岐前のガス管１２には、上流側から元ガス電磁弁１５、ガス比例弁１６がそれぞれ設けられている。

給湯熱交換器６は、所定間隔をおいて配設された複数のフィン１７，１７・・を蛇行状に貫通する給湯伝熱管１８を備え、給湯伝熱管１８の入口には、器具の水入口に接続される給水管１９が接続され、給湯伝熱管１８の出口には、器具の湯出口に接続される出湯管２０が接続されている。給湯熱交換器６の外側に露出する給湯伝熱管１８の屈曲部には、給湯伝熱管１８の温度を検出する水管サーミスタ２１が設けられている。また、給水管１９と出湯管２０との間には、給湯熱交換器６をバイパスするバイパス管２２が接続されて、給水管１９とバイパス管２２との接続部には、ステッピングモータにより駆動してバイパス管２２の流量を可変制御する分配弁２３が設けられている。
いる。

さらに、給水管１９におけるバイパス管２２との接続部の上流側には、入水温度を検出する入水サーミスタ２４と、給水管１９を流れる水量を検出する給湯水量センサ２５とが設けられている。
そして、出湯管２０における給湯熱交換器６の出口際には、出口温度を検出する給湯熱交換器サーミスタ２６が設けられ、バイパス管２２との接続部の下流側には、出湯温度を検出する給湯出湯サーミスタ２７と、ステッピングモータにより駆動して出湯管２０の流量を可変制御する水量制御弁２８とが設けられている。
よって、ここには、バーナユニット３に加熱される給湯熱交換器６と、給湯熱交換器６に接続される給水管１９及び出湯管２０、バイパス管２２を含む給湯回路Ａが形成される。

一方、風呂熱交換器７は、フィン１７，１７・・を蛇行状に貫通する風呂伝熱管３０を備え、風呂伝熱管３０の入口には、外部配管を介して外部の浴槽３１のバスアダプタ３２と接続される風呂戻り管３３が接続され、風呂伝熱管３０の出口には、外部配管を介してバスアダプタ３２と接続される風呂往き管３４が接続されている。風呂戻り管３３には、ポンプ３５が設けられると共に、その上流側には、風呂戻り温度を検出する風呂戻りサーミスタ３６が設けられ、ポンプ３５の下流側には、風呂戻り管３３内の湯水の流れによってＯＮ／ＯＦＦ動作する風呂水流スイッチ３７と、水圧によって浴槽３１内の水位を検出する水位センサ３８とが設けられている。また、風呂往き管３４には、風呂往き温度を検出する風呂往きサーミスタ３９が設けられている。
よって、ここには、バーナユニット３に加熱される風呂熱交換器７と、風呂熱交換器７と浴槽３１との間に接続される配管としての風呂戻り管３３及び風呂往き管３４とを含む循環回路としての風呂回路Ｂが形成される。
このように、給湯器１は、１つの燃焼室２内に通水経路が異なる給湯熱交換器６と風呂熱交換器７とが併設されて共通のバーナユニット３，３・・によって加熱される一缶二水路型となっている。

そして、給湯回路Ａと風呂回路Ｂとの間には、出湯管２０における水量制御弁２８の下流側と、風呂戻り管３３におけるポンプ３５と風呂戻りサーミスタ３６の間で落とし込み管４１が接続されている。この落とし込み管４１には、上流側に、落とし込み管４１を流れる水量を検出する風呂水量センサ４２が、下流側に、落とし込み管４１を開閉する落とし込み水電磁弁４３がそれぞれ設けられている。さらに、落とし込み水電磁弁４３の下流側には、２つの逆止弁４４，４４がそれぞれ設けられて、逆止弁４４，４４の間には、風呂戻り管３３から逆流した湯水をオーバーフロー口から排出する縁切弁４５が接続されている。
５０はコントローラで、マイコンやメモリの他、各モータの駆動回路、各サーミスタ及びセンサの検出回路等を備え、各サーミスタやセンサ等の検出信号を受けて各弁等を動作させて出湯温制御や浴槽３１への湯張り制御等を行う。５１は給湯リモコン、５２は風呂リモコンである。

以上の如く構成された給湯器１においては、まず通常の給湯は以下の如くなされる。
湯出口に接続された外部配管の給湯栓が開栓されて器具内に通水され、その通水を給湯水量センサ２５で検知すると、コントローラ５０は、燃焼ファン５を所定時間回転させて、燃焼室２内に貯留している燃焼排気を排出させる（プリパージ）。その後、ガス管１２の元ガス電磁弁１５、各ガス電磁弁１４を開弁させ、ガス比例弁１６を所定開度で開弁させて、各バーナユニット３へガスを供給すると共に、イグナイタを作動させて点火プラグ８でバーナ４，４・・に点火する。
これにより、給湯熱交換器６において、給湯伝熱管１８を流れる水がバーナ４の燃焼排気と熱交換されて、加熱された湯が出湯管２０及び外部配管を通って給湯栓から出湯される。

コントローラ５０は、出湯管２０の給湯熱交換器サーミスタ２６によって出口温度を監視し、分配弁２３のステッピングモータを駆動させて、出口温度が、給湯熱交換器６でのドレンの発生や過熱を防止できる温度範囲内に維持されるようにバイパス管２２への流量（バイパス率）を制御する。
また、コントローラ５０は、給湯出湯サーミスタ２７によって出湯温度を監視し、出湯温度が給湯リモコン５１又は風呂リモコン５２で設定された設定温度となるように、各ガス電磁弁１４の開閉制御と、ガス比例弁１６の開度調整とを行うと共に、燃焼ファン５の回転数制御によって空気量を連続的に変化させる。
給湯栓を閉じると、給湯水量センサ２５からの信号停止を確認したコントローラ５０は、元ガス電磁弁１５及びガス電磁弁１４を閉じてバーナ４を消火させ、所定時間燃焼ファン５を回転させる（ポストパージ）。

一方、給湯リモコン５１又は風呂リモコン５２の自動スイッチを押すと、コントローラ５０は、落とし込み管４１の落とし込み水電磁弁４３を開弁して給湯熱交換器６に通水させてバーナ４を燃焼させる。出湯管２０からの湯は、落とし込み管４１及び風呂戻り管３３、風呂往き管３４を通って浴槽３１に供給される。落とし込み管４１に設けた風呂水量センサ４２で検出した水量が設定水量に達すると、落とし込み水電磁弁４３を閉じて落とし込みを終了させる。
次に、ポンプ３５を作動させて、風呂熱交換器７と浴槽３１との間で湯を循環させる。よって、風呂熱交換器７と浴槽３１との間を循環する風呂循環水は、風呂伝熱管３０を流れる際にバーナ４の燃焼排気と熱交換されて設定温度まで追い焚きされる。設定温度に達すると、バーナ４の燃焼を停止させ、ポンプ３５を停止させる。また、風呂リモコン５２の追い焚きスイッチの操作により、任意のタイミングでも追い焚きが可能となっている。

そして、コントローラ５０は、給湯回路Ａでの出湯と、風呂回路Ｂでの追い焚きとが同時に実行されている際には、ポンプ３５の回転数を単独使用の際よりも低下させてバーナ４の総熱量の給湯熱交換器６及び風呂熱交換器７への熱分配比を変え、給湯熱交換器６へ与えられる熱量を増やして出湯能力を確保するようになっている。以下、このポンプ作動制御を図２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、Ｓ１の判別で、給湯回路Ａと風呂回路Ｂとの同時使用（出湯と追い焚き）が開始されたか否かが確認される。ここで同時使用中でなければＳ５で通常制御が実行される。すなわち、上述した湯張り制御や追い焚き制御で湯水を循環させるポンプ３５は、最大回転数である６０００ｒｐｍで作動する。

一方、Ｓ１で同時使用開始が確認されると、コントローラ５０は、Ｓ２でポンプ３５の回転数の設定を、単独時の回転数である６０００ｒｐｍから１０００ｒｐｍに変更し、変更した回転数で追い焚きを実行する。
この回転数の低下により、風呂熱交換器７への通水量が減少し、給湯熱交換器６で得られる熱量が増加するため、給湯回路Ａでの出湯制御では、出湯量をさほど低下させることなく設定温度での出湯が可能となる。
次に、Ｓ３で、風呂回路Ｂでの追い焚きが終了して風呂水流スイッチ３７がＯＦＦしたことが確認されると、コントローラ５０は、Ｓ４でポンプ３５の回転数の設定を、単独時の６０００ｒｐｍに復帰させ、Ｓ５で通常制御を実行する。

このように、上記形態の給湯器１によれば、コントローラ５０は、給湯回路Ａでの出湯管２０からの出湯と、風呂回路Ｂでのポンプ３５による湯水の循環とが同時に行われる際には、ポンプ３５を、風呂回路Ｂでの湯水の循環が単独で行われる際の回転数よりも低い回転数で作動させることで、給湯回路Ａと風呂回路Ｂとを同時使用した場合でも、設定温度での出湯に必要な熱量を給湯熱交換器６で確保でき、給湯回路Ａでの出湯能力を維持することができる。よって、同時使用の場合でもユーザーが要望する量で出湯可能となる。

なお、同時使用と単独使用とで変更するポンプの回転数は上記形態に限らず、適宜変更可能である。
また、給湯器自体の構成も、一缶二水路型であれば、各熱交換器が潜熱回収用の副熱交換器を備えるものであったりしても差し支えない。
そして、循環回路は風呂回路に限らず、ポンプを備えて湯水を循環させる回路であれば、外部の床暖房や浴室暖房機等に接続された暖房回路等であっても本発明は適用可能である。

一方、一缶二水路型における給湯熱交換器と循環回路の熱交換器との併設形態は、両熱交換器の各伝熱管が１つの燃焼室内で左右や前後或いは上下に分離して配設される形態の他、両熱交換器の各伝熱管が左右や前後或いは上下に交互に配設されるような混合形態であっても差し支えない。
図３に、上記形態の給湯器１での伝熱管の配設例を示す。ここでは、燃焼室２内で蛇行状に配設される給湯伝熱管１８の直管部１８ａ，１８ａ・・を上段及び下段に分けて配置して、下段から上段にかけて繋がる給湯伝熱管１８とフィン１７とによって給湯熱交換器６を形成すると共に、同じく燃焼室２内で蛇行状に配設される風呂伝熱管３０の直管部３０ａ，３０ａ・・を、上下段の直管部１８ａ，１８ａ・・の間に配置して、中段で繋がる風呂伝熱管３０とフィン１７とによって風呂熱交換器７を形成して、給湯伝熱管１８と風呂伝熱管３０とを上下方向へ交互に配設している。

１・・給湯器、２・・燃焼室、３・・バーナユニット、４・・バーナ、５・・燃焼ファン、６・・給湯熱交換器、７・・風呂熱交換器、１２・・ガス管、１８・・給湯伝熱管、１９・・給水管、２０・・出湯管、２１・・水管サーミスタ、２２・・バイパス管、２３・・分配弁、２４・・入水サーミスタ、２５・・給湯水量センサ、２７・・給湯出湯サーミスタ、２８・・水量制御弁、３０・・風呂伝熱管、３１・・浴槽、３３・・風呂戻り管、３４・・風呂往き管、３５・・ポンプ、３７・・風呂水流スイッチ、４１・・落とし込み管、５０・・コントローラ、５１・・給湯リモコン、５２・・風呂リモコン、Ａ・・給湯回路、Ｂ・・風呂回路。

Claims (1)

1. 下部にバーナが配置される燃焼室と、
   前記燃焼室の上部に配置されて前記バーナに加熱される給湯熱交換器と、前記給湯熱交換器に接続される給水管及び出湯管と、を含んでなる給湯回路と、
   前記燃焼室の上部に前記給湯熱交換器と併設され、前記給湯回路と異なる配管が接続されて前記バーナに加熱される熱交換器と、前記配管に設けられるポンプと、を含んでなる循環回路と、
   前記バーナの燃焼及び前記ポンプの作動を制御するコントローラと、を備えてなる給湯器であって、
   前記コントローラは、前記給湯回路での前記出湯管からの出湯と、前記循環回路での前記ポンプによる湯水の循環とが同時に行われる際には、前記ポンプを、前記循環回路での湯水の循環が単独で行われる際の回転数よりも低い回転数で作動させることを特徴とする給湯器。

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